Центробежный нагнетатель – Механический нагнетатель двигателя

Центробежный нагнетатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Центробежный нагнетатель

Cтраница 1

Центробежный нагнетатель представляет собой лопаточное колесо, расположенное в спиральном корпусе. При вращении колеса поступивший в центр его газ отбрасывается в сторону, подобно тому как отлетает камень, оторвавшийся при вращении от веревки, к которой он был привязан.  [2]

Центробежный нагнетатель применяется для сжатия и подачи воздуха и различных рабочих газообразных сред.  [3]

Центробежный нагнетатель имеет литой чугунный корпус, соединенный полукруглым фланцем с корпусом подшипников, являющимся одновременно и резервуаром, в котором расположены масляный фильтр и маслоохладитель.  [4]

Центробежные нагнетатели 1200 — 25 — 1 и 1200 — 25 — 2 исполняются в виде одноцилиндровой двухступенчатой машины одностороннего всасывания. Патрубки, нагнетательный и всасывающий, располагаются в нижней части корпуса и направлены вниз. Ротор нагнетателя состоит из 2 рабочих колес, клепаной конструкции со штамповочными лопатками.  [5]

Центробежный нагнетатель применяется для сжатия и подачи воздуха и различных рабочих газообразных сред.  [6]

Центробежный нагнетатель имеет литой чугунный корпус, соединенный полукруглым фланцем с корпусом подшипников, являющимся одновременно и резервуаром, в котором расположены масляный фильтр и маслоохладитель.  [7]

Центробежные нагнетатели 1200 — 25 — 1 и 1200 — 25 — 2 исполняются в виде одноцилиндровой двухступенчатой машины одностороннего всасывания. Патрубки, нагнетательный и всасывающий, располагаются в нижней части корпуса и направлены в из. Ротор нагнетателя состоит из 2 рабочих колес, клепаной конструкции со штамповочными лопатками.  [8]

Центробежный нагнетатель или турбокомпрессор является машиной, в которой сжатие газа происходит под действием центробежных сил, развивающихся при вращении рабочих колес, а также вследствие уменьшения скорости в каналах направляющего аппарата. Подобно центробежному насосу для жидкостей он состоит из корпуса, в котором вращается вал с укрепленным на нем рабочим колесом с окружной скоростью до 350 м / сек. Рабочих колес может быть несколько — в зависимости от требуемой степени повышения давления лаза.  [10]

Центробежный нагнетатель ( рис. 46) — одноцилиндровый агрегат одностороннего всасывания с двумя ступенями сжатия. Корпус 9 нагнетателя отлит из чугуна и имеет разъем в вертикальной и горизонтальной плоскости. Вертикальный разъем является технологическим и при эксплуатации компрессора не разбирается. Всасывающий 20 и нагнетательный 21 патрубки отлиты в нижней половине корпуса и направлены вниз.  [11]

Центробежные нагнетатели обоих типов могут быть подсоединены к газотурбинным установкам ГТ-700-4 и ГТ-700-5. Основными его узлами являются корпус, ротор ( вал с консольно насаженным рабочим колесом), подшипники и система уплотнения.  [12]

Центробежные нагнетатели с колесом, выполненным из стали или гамма-силумина, и диффузором в зависимости от заданного давления продувки должны работать с числом оборотов 8000 — 20 000 в минуту. Так как создаваемое центробежными нагнетателями давление возрастает пропорционально квадрату числа оборотов, то они очень хорошо подходят для использования в двухтактных двигателях ( см. фиг. Однако центробежные нагнетатели еще не получили широкого распространения вследствие своей громоздкости, а также вследствие того, что устройство трубопроводов к рабочим цилиндрам вызывает большие затруднения, чем в случае использования роторно-шестеренчатых или коловратных нагнетателей.  [13]

Центробежный нагнетатель, осуществляющий наддув двигателя, расположен на переднем торце картера.  [14]

Центробежные нагнетатели ( рис. Г1 — 7) состоят из сварнолитого корпуса 1 бочкообразной формы с вертикальным разъемом, к которому крепится с помощью болтового соединения корпус подшипников 7 с расположенными в нем опорно-упорным 9 и опорным 8 подшипниками с торцевым уплотнением. В подшипники уложен ротор 10 с консольно насаженным колесом.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

www.ngpedia.ru

2. Центробежные компрессоры

Общие сведения и параметры компрессоров. Компрессорами на­зываются машины, предназначенные для сжатия и перемещения газов.

По назначению компрессоры подразделяются на воздушные и газовые (кислородные) машины. Наибольшее распространение по­лучили воздушные компрессоры, или компрессоры общего назначения. Эти машины вырабатывают сжатый воздух давлением до 5,0 МПа, который широко применяется в промышленности. Например, в металлургии сжатый воздух используется для дутья в доменных и мартеновских печах, вагранках, нагревательных и термических печах, в энергетике — для нагнетания в топки котлов и камеры сгорания ГТУ и ДВС.

Сжатый воздух как энергоноситель используется для привода различных пневмомеханизмов, молотов, трамбовок, вибраторов, обрубных молотов, патронов для зажима деталей в станках, пневмоподьемников и т.д.

Воздух широко используется для транспортирования и переме­шивания сыпучих материалов, сепарации пыли и для многих процессов.

Рост сети газопроводов и увеличение их протяженности способствовали развитию газовых компрессоров на высокие дав­ления — до 40 МПа и выше. Для достатке природного газа в пункт потребления через каждые 100… 150 км газопроводов необходимо устанавливать компрессорные станции, перекачивающие до ; скольких миллионов кубометров газа в сутки.

По принципу действия различают поршневые (объемные) ком­прессоры и турбокомпрессоры.

В поршневых машинах повышение давления происходит из-за уменьшения объема замкнутого пространства, в котором нахо­дится газ, за счет перемещения стенки (например поршня в цилиндре). При сжатии газ практически неподвижен, силы инерции в нем не проявляются (статическое сжатие) Характерной особен­ностью этих машин является периодичность рабочего процесса.

В турбокомпрессорах сжатие происходит вследствие и пользования сил инерции потока газа Преобразование энергии таких машинах можно условно разделить на два э этапе газу сообщается кинетическая энергия (например вращающимся лопаточным аппаратом), а на втором — поток газа тормозится и его кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Оба этапа могут совершаться одновременно. Характерной особенностью этих машин является непрерывность рабочего процесса.

Следует заметить, что получение сжатых газов является весьма энергоемким производством. Например, на многих машиностроительных заводах для привода компрессоров расходуется около 30 % общих затрат энергии, а на предприятиях горнорудной промышленности еще больше.

Конструктивная схема центробежного компрессора представлена на рис. 52,

а Центробежный компрессор действует аналогично центробежному насосу.

Отметим, что компрессорная машина представляет собой открытую термодинамическую систему, и теория этой машины с достаточно приемлемой точностью основывается на термодинамике идеального газа. При этом погрешность составляет 2…3 %

Реальный компрессорный процесс сжатия считается политропным.

Входной и Выходной патрубки

Рис. 52. Трехступенчатый цен­тробежный компрессор:

а — общий вид; б — часть рабочего колеса с лопаточным диффузором; 1 — вал; 2 — диффузор; 3 — не­подвижные направляющие лопат­ки; 4 — лабиринтовые уплотнения; 5 — концевые уплотнения;

6 — рабочее колесо; 7 — рабочие ло­патки; 8 — корпус компрессора

Очевидно, что работа l_к, совершаемая над потоком в реальном компрессоре, расходуется на сжатие и перемещение газа, изме­нение его кинетической энергии и на внутренние потери.

При наличии потерь в зависимости от интенсивности внешне­го охлаждения процесс сжатия в компрессоре может протекать с показателем политропы п = 1,2…1,7, меньшим или большим по­казателем адиабаты.

К основным параметрам компрессора относятся подача, ко­нечное давление, мощность на валу и КПД (относительный), так как совершенство компрессорного процесса оценивают при помощи относительных термодинамических КПД — изотермического η_из и изоэнотропного η_а

Если действительный политропный процесс в компрессоре про­исходит с показателем п при удельной энергии L, то изотерми­ческий и изоэнтропный КПД определяют по формулам

η_из=L_из/L; η_а=L_a/L

где L_из и L_a — удельные энергии изотермического и изоэнтропного процессов.

Центробежные и осевые компрессоры (с неинтенсивным охлаждением) оцениваются при помощи изоэнтропного КПД η_а. Это объясняется тем, что для компрессоров этого типа изоэнтропный процесс является эталонным и наиболее совершенным.

Подачей называется количество газа (воздуха), подаваемого компрессором в единицу времени. Различиют массовую т (кг/с) и объемную Q₀(м³/с) подачу. В характеристиках машины обычно указывается объемная подача, отнесенная к условиям всасыва­ния либо к нормальным условиям по ГОСТ 2939—63 (t_н = 20 ^оС, p_H= 101,325 кПа). Давление р, развиваемое компрессором, мож­но рассматривать как энергию, сообщаемую одному кубическому метру газа (1 Дж/м

1 = 1 Н *м/м³ = 1 Па).

Мощность на валу центробежного компрессора для одной ступени

N_B=ρQ₀L_a/1000η_мехη_а

где ρ— плотность газа (воздуха), кг/м³; Q₀— объемная подача, м³/с; L_a — удельная энергия изоэнтропного процесса сжатия, Дж/кг; η_а—относительный изоэнтропный КПД, равный 0,8…0,9;

η_мех— механический КПД, равный 0,96 …0,98.

Мощность многоступенчатого компрессора представляет собой сумму мощностей отдельных ступеней.

Характеристиками центробежных компрессоров называются графически изображенные зависимости р =f₁(Q₀), N_B=f₂(Q₀) и η_к=f(Q₀). Наиболее важной из них является зависимость между давлением (удельной работой) и подачей p=f₁(Q₀)

На рис. 53 перечислены размерные характеристики цент­робежного компрессора К-5500-42-1 при следующих начальных условиях: Т_Н= 293 К, Т_ъ = 298 К, р_н — 0,1 МПа; ∆N_мех= 50 кВт при n = 3000 об/мин, m_B= 166,6 кг/с. На кривых давления и мощ­ности указаны соответствующие частоты вращения. На графике показаны также линии равных КПД (η_из ).

Характеристики компрессоров имеют особенности, обуслов­ленные сжимаемостью газа (воздуха). Важнейшей из них является граница помпажа, при котором подача машины уменьшается до нуля, а затем резко переходит в рабочий режим. Явление помпажа вызывает сильную вибрацию установки и связанных с ней напор­ных патрубков, что может вызвать выход машины из строя. Для предотвращения помпажа применяют противопомпажные клапа­ны, устанавливаемые на нагнетательном трубопроводе непосред­ственно за компрессором. При достижении давления, близкого к максимальному, клапан открывается и выпускает газ наружу или перепускает его на вход машины, не позволяя тем самым снизить подачу 0_min

Рис. 53. Харакеристики компрессора К-5500-42-1 при различной час­тоте вращения

Размерные характеристики компрессора справедливы только для определенной температуры газа на входе в компрессор. В зим­них условиях компрессоры могут иметь больший массовый расход газа т, чем летом, при одинаковых степенях повышения давле­ния ε_р , так как плотность газа с понижением температуры повы­шается.

Конструкции центробежных компрессоров. Центробежные ком­прессоры предназначены для сжатия и транспортирования при­родного газа, а также для обеспечения работы агломерационных машин и сталеплавильных конвертеров, коксохимического производства, доменных печей, воздухоразделительных установок, холодильных машин

и др.

Рис. 54. Схема трехсекционного шестиступенчатого центробежного компрессора:

/ — компрессор; 2 — редуктор; 3 — привод; 4 — охладитель II секции; 5 —охладитель I секции

Центробежные компрессоры выполняются с большим разно­образием схем и конструкций проточной части, отдельных узлов деталей. Их изготовляют одноступенчатыми и многоступенчаты­ми. Повышение давления, создаваемого одной ступенью центро­бежного компрессора, ограничивается аэродинамической проч­ностью рабочего колеса. Поэтому для достижения требуемого ко­нечного давления применяются многоступенчатые компрессоры. В современных центробежных компрессорах в зависимости от тре­буемого конечного давления в одном корпусе размещают 6 пеней. Многоступенчатые центробежные компрессоры могут иметь промежуточные теплообменники (охладители). После сжатия в сек­ции, состоящей из 1…3 неохлаждаемых ступеней, газ охлаждает­ся в теплообменнике (рис. 54).

Центробежные компрессоры общего назначения выпускаются с подачей 1,66; 4,166 и 8,33 м³/с, для кислородных блоков 15 M³/c и выше, для доменных печей — от 50 до 200 м³/с. В отдельных слу­чаях производят машины с малой подачей 1,0—1,5 м³/с (компрес­соры для нефтехимии и др.). Компрессоры с подачей более 50 м³/с имеют в основном паротурбинный привод.

Компрессоры со средней и высокой подачей большей частью выпускаются с разъемом корпуса в горизонтальной плоскости по аналогии с современными паровыми турбинами. Диффузоры и обратные направляющие аппараты составляют одно целое с кор­пусом или же, что встречается чаще, размещаются на диафраг­мах, плотно вставленных в корпус. Диафрагмы также имеют разъем в горизонтальной плоскости.

Все центробежные компрессоры, как правило, многоступен­чатые. Охлаждение корпуса компрессора улучшает его энергетические характеристики, но усложняет конструкцию корпуса, по­этому примеры таких машин единичны.

Рис. 55. Воздушный компрессор К-250-61-1:

/ — рабочее колесо I секции; 2 — диффузор канального типа первого колеса; 3 — рабочее колесо II секции; 4 — рабочее колесо III секции; 5 — думмис

На рис. 55 представлен разрез широко распространенного в промышленности воздушного компрессора К-250-61-1. Компрес­сор шестйступенчатый, трехсекционный, имеет корпус с гори­зонтальным разъемом. Все подводящие и отводящие патрубки от­литы как одно целое с нижней половиной корпуса. Диффузоры компрессора канального типа имеют горизонтальный разъем и плотно вставлены в корпус. Привод компрессора электрический и соединен с компрессором через повышающий редуктор.

На рис. 56 дан продольный разрез четырехступенчатого комп­рессора типа К-3250-41-2, применяемого в доменном процессе. По­дача такого компрессора Q = 2840… 3250 м³/ч при конечном давле­нии р = 0,36 …0,42 МПа. Привод компрессора происходит от паро­вой турбины AKB-12-IV с частотой вращения 2500…3400 об/мин. Охлаждение производится выносным охладителем между второй и третьей ступенями.

Регулирование подачи компрессора. Регулирование парамет­ров компрессора производят следующими способами:

• измене­нием частоты вращения вала;

• закруткой потока перед рабочим колесом;

• дросселированием потока на всасывании или нагнетании.

Приводным двигателем мощных компрессоров (мощнос­тью более 3 МВт) является паровая или газовая турбина. Из­менение частоты вращения достигается здесь без особых затруд­нений регулированием турбины.

Рис. 56. Доменный компрессор К.-3250-41-2′

1 — рабочее колесо I ступени; 2 — рабочее колесо II ступени; 3 — патрубок

отвода газов в промежуточный холодильник; 4— рабочее колесо III ступени; 5-

рабочее колесо IV ступени

Регулирование закруткой потока перед рабочим ко­лесом осуществляется с помощью специального лопастного ап­парата (рис. 57). При радиальном входе потока на колесо окруж­ная составляющая абсолютной скорости С_1u= 0. При повороте лопатки изменяется угол входа потока на колесо ( α = var), что влечет за собой появление составляющей С_1u = var и связанное с ней изменение характеристики машины:

H_T= (u₂c_2u – u₁c_1u)/g

вызванное дополнительными потерями напора (u₁c_1u/g). Такое регулирование достаточно эффективно, хотя и усложняет конструк­цию машины.

Рис. 57. Поворотный лопастный аппарат для закручивания потока перед рабочим колесом при регу­лировании центробежного компрессора.

Регулирование дрос­селированием потока — весьма простой, но самый не­экономичный способ изменения параметров. Дроссель (задвижку, шибер) устанавливают за ком­прессором или перед ним на раз­личных расстояниях. Если дрос­сель находится на значительном расстоянии от компрессора, то его следует считать элементом сети, а изменение параметров машины — результатом работы ее на сеть с более крутой харак­теристикой. Падение давления на дросселе вызывает потери мощности, снижая экономичность ра­боты машины.

Если дроссель находится вблизи машины, то его можно рас­сматривать либо как элемент сети, либо как элемент машины, влияющей на кинематику потока. В последнем случае изменение параметров будет являться результатом повышения гидравличес­ких потерь в машине. Для обоих случаев характерны дополнитель­ные потери энергии.

Заводы—изготовители центробежных компрессоров не придер­живаются единой маркировки. Как правило, буквой К обознача­ется компрессор с промежуточным охлаждением, первая цифра означает расчетную подачу (м³/мин), следующие цифры означа­ют число ступеней, тип проточной части и особенность конст­рукции газоохладителя. Например, маркировка воздушного комп­рессора К-250-61-1 означает компрессор с подачей 250 м³/мин, с числом ступеней 6, типом проточной части 1 и типом охладителя 1.

studfiles.net

Технологии автоспорта — центробежный нагнетатель

Устройство центробежного нагнетателя   Центробежный нагнетатель, представляет собой корпус с расширяющимся объемом «улитка», внутри которой вращается центробежная крыльчатка. Воздух попадает в центральное отверстие корпуса и затем отбрасывается в стороны от центра, быстро-вращающейся крыльчаткой компрессора. Благодаря внутреннему устройству корпуса улитки, воздух закручивается и выходит в одно отверстие. Привод состоит из двух валов. Первичный вал забирает часть мощности от двигателя и передает на вторичный вал, через повышающий редуктор, на котором сидит крыльчатка компрессора. Изменяя диаметр ременного шкива, можно изменять давление наддува в большую или меньшую сторону.   Из за того, что воздух весит очень мало (около 1 кг на кубический метр 1 дм 1 гр) понадобится разогнать его до очень высоких скоростей, чтоб получить ощутимый центробежный наддув и чем больше диаметр крыльчатки, тем на меньших оборотах можно получить то же давление наддува, так как большая масса воздуха будет заключена между лопатками крыльчатки. Чем больше крыльчатка, тем больший расход воздуха при этом.   На практике, центробежные компрессоры имеют гораздо большие размеры чем турбонаддув, где в качестве компрессора используются та же крыльчатка и улитка. Обычный турбонаддув имеет рабочие обороты 150.000- 200.000 об/мин тогда как центробежные компрессоры около 50.000 об/мин. Все дело в том, что сложно механически, имеется ввиду с помощью обычных приводов и шестерен, поднять обороты до 200.000 об/мин да и это ни к чему.   Центробежные нагнетатели помимо преимуществ, имеют несколько минусов. Механический нагнетатель отбирает приличную мощность от двигателя, хотя добавляет еще больше. В отличии от турбонаддува, где мощность выхлопа используется для раскрутки турбины, центробежный нагнетатель использует мощность самого мотора на раскрутку крыльчатки компрессора, повышая расход топлива. При этом, чтоб получить приличный наддув с малых оборотов (2000-3000 об/мин) приходится ставить очень большие компрессоры. На высоких оборотах наддув может быть избыточным, (в зависимости от целей!) и излишки воздуха придется стравливать в атмосферу либо обратно на впуск, а это уже чистая растрата топлива на холостую прокачку воздуха. В прочем это редко происходит, потому как обычно люди ставят подобные устройства для полного использования их возможностей. Звук центробежного нагнетателя   Так как улитки центробежных нагнетателей должны быть гораздо большего размера в сравнении с турбонаддувом, для получения того-же давления воздуха на впуске, ввиду гораздо меньших оборотов их использования, звук ими воспроизводимый, слышен даже на малых оборотах работы двигателя. И даже на холостом ходу, когда маленькая крыльчатка турбонаддува может практически не вращаться, большая крыльчатка центробежного нагнетателя, вращается на 7000-10000 об/мин, создавая очень громкие и в то же время, приятные «возможно не всем» звуки.

zero-100.ru

Что такое нагнетатель воздуха?

Двигатель внутреннего сгорания – это очень старое изобретение. Однако практически сразу инженеры стали придумывать как бы увеличить коэффициент полезного действия двигателя не слишком вмешиваясь в его устройство. На этом моменте и был изобретен нагнетатель воздуха. Принцип работы двигателя основан на том, что при впуске в цилиндры двигателя поступает смесь топлива и кислорода, которая сгорает, образуя расширяющиеся газы. Однако для качественного и эффективного сгорания топлива необходимо определенное количество кислорода. Со временем было рассчитано, что оптимальным соотношением кислорода и топлива является соотношение 1:14,7. Нагнетатель воздуха позволяет увеличить мощность двигателя в два раза.

Автомобильные нагнетатели

То есть, говоря простым русским языком, если к давлению в одну атмосферу добавить еще одну атмосферу, то выйдет в два раз больше поступающего в цилиндры кислорода. К примеру, обычный двигатель 1.5 литра при давлении компрессора равному немного более атмосферы повысит мощность до уровня 3-х литрового двигателя без компрессора. И это ни разу не конечная остановка: можно расточить картер и головку блока цилиндров до большего объема, что означает больше поступающего кислорода и еще больше мощности. Однако обычно нагнетателя ставят на малообъемные двигатели, чтобы увеличить мощность на маленьком двигателе. Основными типами нагнетателей являются:

• Центробежные
• Roots
• Винтовые

Далее предложен разбор каждого конкретного типа.

Немного исторических сведений

Использовать нагнетатель воздуха в своих разработках первыминачали;Alfa Romeo Mercedes и Fiat.Вообще же идея применять механический компрессор была придумана и разработана практически сразу же после изобретения самого ДВС уже в 1885 г ученый Готтлиб Даймлер оформил патент на свой нагнетатель воздуха. Внешне его идея немного отличалась от нашего понимая сути нагнетателей: он предлагал, что некий насос или специальный вентилятор будет нагнетать в двигатель большую нежели, обычно порцию кислорода. Вскоре, всего через 7 лет, в 1902 году Луис Рено получил свой патент на конструкцию центробежного нагнетателя. Рено даже сделали выпуск малой серией автомобиля с нагнетателем, однако в дальнейшем проект забросили. Альфред Бюхи так же в 1905 году придумал свой турбонагнетатель, который работал с использованием выхлопных газов. Известные roots носят фамилию своих изобретателей изобрели их еще аж 1859 году братья Рутс. Из себя рутс представляют роторно-шестерёнчатые компрессоры. Винтовой компрессор был изобретен значительно позже, в 1936 году, патент принадлежит Альфу Лисхольму, главному инженеру SRM. У всех этих устройств есть один общий момент, в свое время, а это почти 100 лет назад, они не получили должного распространения ввиду заторможенности общего технического процесса. Зато ныне компрессор – это важная составляющая современного автомобиля.

Центробежный нагнетатель

Центробежный механический компрессор сейчас имеет широчайшее распространение среди любителей тюнинговать свои авто. Конструкционно центробежный нагнетатель воздуха наиболее близок к турбо наддуву, так как принципы их конструкции очень близки. Основной принцип работы заключается в следующем. Внутри корпуса установлена крыльчатка самая главная деталь компрессора. Говоря в общем крыльчатка представляет собой колесо с лопастями, отдаленно напоминающее корабельный винт. Оттого насколько хорошо и правильно выполнено это колесо зависит то, насколько нагнетатель воздуха будет результативен. В общем, воздух попадает внутрь “улитки” и его захватывают лопасти крыльчатки. Захваченный воздух лопасти закручивают и с помощью центробежной силы отбрасывают его на отдаленные участки корпуса, где есть диффузор, который ловит этот воздух. Диффузор предназначен для восприятия подаваемого крыльчаткой воздух так, чтобы созданное давление не терялось. Далее воздух подается в кольцевидный тоннель, который идет вокруг всего корпуса. Именно из-за этого тоннеля центробежный нагнетатель воздуха и называют улиткой. Подобная конструкция создает условия для увеличения давления воздуха. Суть в том, что воздух, который движется по каналу движется быстро и имеет маленькое давление, а потом конец канала резко расширяется. Благодаря этому скорость воздуха несколько падает, а вот давление значительно увеличивается.

По факту давление, что создает этот компрессор равно скорости крыльчатки, умноженной на саму себя. Скорости могут быть разными, преимущественно от 40 000 об/мин. Сам механизм довольно шумный, так как в действие он приводится ремнем от шкива коленчатого вала автомобиля. Некоторые производители устанавливают в корпусе еще и повышающую передачу, что позволяет сохранить ресурс турбины до 80 000 км и существенно уменьшить шум, что создает компрессор при работе.

Компрессор типа Roots

Нагнетатель воздуха типа рутс – это представитель класса объемных нагнетателей. В плане своего устройства такой механический компрессор очень прост и больше всего напоминает обычный масляный шестеренчатый насос. Корпус имеет овальную форму. Внутри него установлены оси, на которых вращаются в противоположные стороны два ротора. Между роторами и корпусом поддерживается специальный зазор. Этот нагнетатель воздуха отличается от всех остальных тем, что сжатие воздуха происходит не в корпусе, а во внешнем трубопроводе. Из-за этого рутсы часто называют “механический компрессор с внешним сжатием”. За счет вращения роторов воздух захватывается и сквозь маленькие зазоры между корпусом и ротором выдавливается в трубопровод под давлением. Однако хоть такая система и имеет поклонников она же и главный минус. Так как нагнетатель воздуха осуществляет сжатие вне своего корпуса он может это осуществлять только до определённых значений, после которых воздух начинает просачиваться в обратную сторону. Исправить этот момент можно увеличением скорости ротора, но это тоже возможно только в определенных пределах. Механический компрессор типа рутс имеет еще один минус: при просачивании воздуха в трубопровод не под давлением создается турбулентность, благодаря которой воздух нагревается еще больше. Так как температура воздуха и так растет из-за того, что он сжимается, а тут температура еще выше поднимается. Положительными моментами можно назвать заметно меньший шум от работы по сравнению с “улиткой”; и отсутствие характерного им свиста: рутс имеют свою особую тональность. Однако из-за роторного принципа работы наддув сопровождается пульсацией давления. С пульсацией инженерам удалось справиться достаточно быстро – роторам придали спиралевидную форму, а форму входного и выходного отверстия изменили на треугольную. С помощью таких ухищрений удалось добиться равномерной и тихой работы. Еще одним большим плюсом является то, что такой нагнетатель воздуха проявляет свою эффективность уже на малых оборотах коленчатого вала, в отличие от центробежного, что очень положительно влияет на динамику разгона автомобиля.

Винтовой нагнетатель воздуха

Механический компрессор для автомобиля такого типа имеет удивительную схожесть ни с чем иным как с мясорубкой, разница только лишь в том, что шнеков два. По форме и основному принципу винтовые напоминают “рутс”, но имеют основное различие – сжатие воздуха происходит внутри корпуса. Два ротора имеют взаимодополняющие выступы и отверстия, они вращаются всегда в зацеплении, но с небольшим зазором между друг другом. Винты загребают воздух, который сжимается между роторами и подаётся дальше под действием вращательного движения винтов. Потери при таком сжатии чрезвычайно малы, а степень сжатия очень велика. Однако при достижении слишком больших оборотов роторов может возникнуть необходимость внешнего охлаждение корпуса. Зато при стандартных показателях скорости вращения эффект от прироста мощности появляется при любых оборотах коленчатого вала автомобиля. Также плюсами можно назвать компактность конструкции при высокой мощности, долговечность и отсутствие шума при работе. Этот механический компрессор имеет достаточно плюсов, должен иметь и минус винтовые нагнетатели мало распространены из-за своей дороговизны. Производить их очень сложно, поэтому и цена является высокой. Однако некоторые тюнинг ателье устанавливают на автомобили именно винтовой компрессор.

Итоги о нагнетателях

Когда речь зайдёт об установке нагнетателя для автомобиля от очень многих можно услышать, что компрессор существенно уменьшит ресурс двигателя. Это не совсем правда.

Требуется соблюдать меру и понимать, когда компрессор благоприятно влияет на двигатель автомобиля, а когда нет. Слишком высокие обороты могут действительно привести к поломке двигателя, а вот на применение нагнетателя на низких оборотах для повышения крутящего момента наоборот только положительно повлияет на ресурс.

Однако если нагнетатель будет использоваться для получения большой мощности заранее необходимо заменить многие детали на более прочные, чтобы не винить компрессор в поломке двигателя.

autodont.ru

В чем отличия приводного центробежного нагнетателя и турбины?

Вот как работают центробежные приводные нагнетатели

Внешне центробежные нагнетатели выглядят очень схоже со своими ближайшими родственниками – обычными турбинами. Действительно, между двумя системами подачи воздуха в цилиндры много общего, но тем не менее отличий у них не меньше.

 

Использование принудительной индукции для получения большей мощности с единицы объема двигателя может быть достигнуто несколькими различными способами. Одним из таких способов является применение нагнетателя центробежного типа, использующего механическую мощность двигателя, а не энергию выхлопных газов, для того чтобы загнать больше воздуха в цилиндры, сжечь больше топлива и получить больше мощности. Но как именно работает центробежный нагнетатель? Небольшой ликбез ниже.

 

Технические отличия центробежного нагнетателя от турбины

Центробежный нагнетатель очень похож на турбокомпрессор, если посмотреть на него со стороны такого технического элемента, как диффузор компрессора. В простонародье его называют «улиткой» за схожий внешний вид, и это не случайно.

 

Как в турбине, он использует крыльчатку для сжатия воздуха, поступающего извне, и принудительно направляет его в цилиндры двигателя. Главное конструктивное отличие, как вы уже догадались, заключается в отказе от использования выхлопных газов для раскручивания крыльчатки – центробежный нагнетатель вместо этого использует шкив, приводимый в движение двигателем механически. Поэтому он относится к типу приводных нагнетателей.

 

Смотрите также: Неисправности турбин: Эксплуатация, неисправности, восстановление и ремонт

Зачем нужно было городить такой огород, если уже существует очень схожая конструкция, появившаяся еще на заре автомобилестроения? Конечно же, в этом есть свой важный смысл и определенные преимущества.

Плюс. Поскольку вращение компрессора центробежного типа зависит от оборотов двигателя, центробежная турбина не будет нагнетать такое же количество воздуха на низких оборотах, как и на высоких. Это хорошо при обыденной эксплуатации автомобиля, например, в городе, в пробках или при вялотекущем движении. Пиковая мощность не будет достигаться до тех пор, пока вы не раскрутите мотор до более высоких оборотов. Значит, будет экономиться топливо.

 

Минус. В то же время моторы с установленными на них центробежными нагнетателями будут выдавать максимальную мощность на самых высоких оборотах, что создаст определенный дефицит энергии при начале разгона.

 

Таким образом, у двигателя с центробежным наддувом будет больше энергии на высоких оборотах. Это является одним из главных недостатков центробежных нагнетателей – у них достаточно узкий диапазон работы, стремящийся к максимальным оборотам двигателя.

 

Минус. Также центробежные турбины отличаются более сложной конструкцией и повышенными оборотами вращения крыльчатки. В конструкции появляется такой элемент, как повышающий редуктор (это лишний вес), а скорость вращения выходного шпинделя будет катастрофически огромной, вплоть до 250.000 оборотов в минуту! От таких нагрузок страдают конструктивные элементы, надежность падает.

 

Минус. Еще одним минусом можно назвать забор мощности турбины от двигателя. Она ведь приводится механически, а значит, мотору приходится трудиться за двоих.

 

Плюс При этом жесткая сцепка «двигатель – компрессор» дают положительный результат. Отзывчивость становится практически моментальной, «турбоямы» для этой конструкции не известны.

 

По этой причине такая система принудительного увеличения мощности подойдет не каждому автомобилю. Впрочем, автопроизводители повсеместно все чаще начинают использовать именно нагнетатели, предпочитая устанавливать их на свои новые модели автомобилей вместо классических турбин. Это обусловлено, в первую очередь, возможностью его тонкой настройки, скажем, при помощи бортового компьютера, который сможет включать и отключать турбину при изменениях исходных данных. Хотя практической необходимости с ПЦН в этом нет.

 

Небольшое видео на тему (для комфортного просмотра включите перевод субтитров)

www.1gai.ru

Центробежный компрессор — это… Что такое Центробежный компрессор?

Лопаточный или лопастной компрессор — это разновидность компрессоров, предназначенная для повышения давления рабочего тела за счёт взаимодействия последнего с подвижными и неподвижными лопаточными решётками компрессора. Принцип действия лопаточных компрессоров — увеличение полного давления рабочего тела за счёт преобразования механической работы компрессора в кинетическую энергию рабочего тела с последующим преобразованием ее во внутреннюю энергию.

Осевой компрессор

Рисунок иллюстрирующий работу осевого компрессора

Отдельно взятая ступень компрессора.

В осевом компрессоре поток рабочего тела, как правило воздуха, движется условно вдоль оси вращения ротора компрессора.

Осевой компрессор состоит из чередующихся подвижных лопаточных решёток ротора, состоящих из лопаток закреплённых на валу и именуемых рабочими колёсами (РК), и неподвижных лопаточных решёток статора и именуемых направляющими аппаратами (НА). Совокупность, состоящая из одного рабочего колеса и одного направляющего аппарата именуется ступенью.

Компрессорная лопатка
1 — передняя кромка,
2 — перо лопатки,
3 — задняя кромка,
4 — замок лопатки

Треугольники скоростей рабочего колеса иллюстрирующие сложное движение частиц воздуха. Видна диффузорность межлопаточного канала.

Пространство между соседними лопатками как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате именуется межлопаточным каналом. Межлопаточный канал в как в рабочем колесе, так и в направляющем аппарате диффузорный, то есть расширяющийся. Межлопаточный канал является расширяющимся, когда диаметр окружностей, вписанных в этот канал увеличивается при вписывании этих окружностей от передней кромки к задней.

При прохождении через рабочее колесо, воздух участвует в сложном движении.

Где абсолютное движение — движение частиц воздуха относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой u).

Относительное движение — движение частиц воздуха относительно лопаток рабочего колеса. (На рисунке обозначено буквой w).

Переносное движение — вращение рабочего колеса относительно оси двигателя. (На рисунке обозначено буквой U).

Таким образом, когда частицы воздуха попадают в рабочее колесо со скоростью, обозначенной на рисунке вектором w₁, лопатки воздействуют на частицы воздуха придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u₁.

При прохождении через рабочее колесо, за счет диффузорности межлопаточного канала, происходит уменьшение модуля переносной скорости на выходе из рабочего колеса w₂, за счёт кривизны межлопаточного канала происходит изменение направления вектора переносной скорости на выходе из рабочего колеса w₂. На выходе из рабочего колеса на частицы воздуха продолжают действовать лопатки, придавая им переносную скорость обозначенную на рисунке вектором U. По правилу сложения векторов абсолютная скорость частиц воздуха, в этот момент обозначена вектором u₂, который изменяет направление и увеличивается по модулю. Таким образом в рабочем колесе происходит рост полного давления воздуха.

После рабочего колеса воздух попадает в направляющий аппарат. За счёт диффузорности межлопаточного канала происходит торможение потока, что приводит к росту статического давления. Кривизна межлопаточного канала приводит к повороту потока для получения более эффективного угла входа потока воздуха в следующее рабочее колесо.

Таким образом, ступень за ступенью, происходит повышение давления воздуха. Скорость потока в рабочем колесе растет, в направляющем аппарате — падает. Но, ступени компрессора и весь компрессор проектируют таким образом, что бы скорость потока уменьшалась. При прохождении воздуха через компрессор растет и его температура, что является не задачей компрессора а отрицательным побочным эффектом. Перед входом в первое рабочее колесо может быть установлен входной направляющий аппарат (ВНА) который производит предварительный поворот потока воздуха на входе в компрессор.

Двухкаскадный осевой компрессор двигателя Rolls-Royce RB 199.

Достаточно высокая степень газодинамической инертности лопастных компрессоров является причиной того, что комперссор достаточно медленно набирает обороты, обладает низкой приемистостью. Лопастные компрессоры, как правило, приводятся в движение турбинами, которые, в свою очередь весьма долго снижают свои обороты, таким образом, смена режимов работы таких турбо-компрессоров занимает достаточно длительный промежуток времени. Решением данной проблемы стало разделение компрессоров на каскады. Часть ступеней компрессора стали крепить на одном валу, часть — на другом, каждую из частей, в этом случаи, приводит в движение своя турбина. Данное решение как улучшило работу компрессоров на переходных режимах, так и повысило их газодинамическую устойчитвость. Другим средством повышения газодинамической устойчивости осевых компрессоров стало применение поворачивающихся направляющих аппаратов, для изменния угла входа потока в рабочее колесо, в зависимости от режима работы двигателя.

Сверхзвуковые компрессоры. Частота вращения роторов современных компрессоров достигает десятков тысяч оборотов в минуту. Переносная скорость частицы воздуха в РК (U) зависит от радиуса вращения этой частицы относительно продольной оси двигателя. При достаточно длинном пере лопатки переносная скорость вырастает настолько, что абсолютная скорость движения частицы воздуха становится сверхзвуковой. В данной ситуации компрессор именуют сверхзвуковым, или же ступень компрессора именуют свехзвуковой, если такая ситуация возникает в определенной ступени компрессора.

Центробежный компрессор.

Препарированный ТРД General Electric J-31 с радиальным центробежным компрессором.

Схематическое изображение центробежного реактивного рабочего колеса.

Принцип действия центробежного компрессора в общем сопоставим с принципом действия осевого компрессора, но с одним существенным различием: в центробежном компрессоре поток воздуха входит в рабочее колесо вдоль оси двигателя, а в рабочем колесе происходит поворот потока в радиальном направлении. Таким образом, в рабочем колесе за счет центробежной силы создается дополнительный рост полного давления. То есть частицы рабочего тела получают дополнительную кинетическую энергию.

Рабочее колесо центробежного компрессора представляет собой диск или же сложное тело вращения, на котором установлены лопатки, расходящиеся от центра к краям диска. Межлопаточный канал в центробежном рабочем колесе, так же, как и в осевом — диффузорный. По типу используемых лопаток рабочие колеса квалифицируются на радиальные (профиль лопатки ровный) и реактивные (профиль лопатки изогнутый). Реактивные рабочие колеса обладают более высокими КПД и степенью сжатия, но сложнее в изготовлении, как следствие — дороже. Поток газа попадает в рабочее колесо центробежного компрессора, где частицам газа передается кинетическая энергия вращающегося колеса,диффузорный межлопаточный канал производит торможение движения частиц газа относительно вращающегося колеса, центробежная сила придает дополнительную кинетическую энернию частицам рабочего тела и направляет их в радиальном направлении. После выхода из рабочего колеса частицы рабочего тела попадают в диффузор, где происходит их последующее торможение, с преобразованием их кинетической энергии вв внутреннюю.

Краткое сравнение осевых и центробежных компрессоров

ТРД с осевым компрессором.

ТРД с центробежным компрессором

1. По степени сжатия (повышения давления) в ступени. Большую степень повышения давления обеспечтвают ступени центробежных компрессоров.

2. По реализации многоступенчатости. Многократный поворот воздушного потока в центробежном компрессоре приводит к сложности реализации многоступенчатости в нем.

3. По габаритам. Центробежные компрессоры, как правило обладают достаточно большим диаметром рабочего колеса. Многоступеснчатые осевые компрессоры — обладают меньшим диаметром, но длинее в осевом направлении.

Осевые компрессоры, в основном, используются в самолетных и вертолетных воздушнореактивных двигателях (ВРД). Центробежные в наземных газотурбиннвых двигателях (ГТД) и силовых установках, а так же в различных газоперекачивающих системах, системах вентиляции, всевозможных нагнетателях газа или воздуха.

Wikimedia Foundation. 2010.

dic.academic.ru

Нагнетатель центробежного типа • ru.knowledgr.com

Центробежный нагнетатель — специализированный тип нагнетателя, который использует центростремительную силу, чтобы выдвинуть дополнительный воздух в двигатель. Увеличенный поток воздуха в двигатель позволяет двигателю жечь больше топлива, которое приводит к увеличенной выходной мощности двигателя. Центробежные нагнетатели обычно присоединены к фронту двигателя через ременной привод или двигатель механизма от коленчатого вала двигателя.

Типы центробежных нагнетателей

Центробежный нагнетатель используется во многих заявлениях включая, но не ограничивается, автомобильный, грузовик, морской пехотинец, самолет, мотоциклы и UTV’s. Из этих заявлений они обычно используются для увеличения лошадиной силы в уличных транспортных средствах и приложениях гонки. В то время как первый практический центробежный компрессор был разработан в 1899, центробежные нагнетатели, развитые во время Второй мировой войны с их использованием в самолете, где они часто соединялись с их выхлопом, который ведут копией, турбонагнетателем. Этот термин относится к факту, что турбокомпрессоры — определенный тип центробежного нагнетателя, тот, которого ведет турбина.

В последнее время центробежные нагнетатели очень стали распространены в сегодняшней работе автомобильный мир. Нагнетатели иногда устанавливаются как оригинальное оборудование на некоторых транспортных средствах, произведенных сегодня. Центробежное нагнетание создает эффективное, компактное, и дружественный промежуточный охладитель означает повышать лошадиную силу и в бензиновых двигателях и в дизельных двигателях для большого разнообразия судна, ремесла земли и самолета.

Автомобильные нагнетатели

Центробежные нагнетатели стали популярными на вторичном рынке как дополнение устройства, повышающего характеристики, чтобы улучшить работу. Дизайном центробежные нагнетатели допускают легкую интеграцию или воздушно-водяного межохлаждения класса воздух-воздух. Несколько компаний строят центробежных нагнетателей и также предлагают им как полные системы, которые могут быть легко установлены механиком или любителем автомобилей дома.

Нагнетатели самолета

Нагнетатели в самолете играют важную роль, обеспечивая дополнительное давление воздуха в более высоких высотах. Поскольку уменьшения давления воздуха на больших высотах, воздушное сжатие необходимо, чтобы держать двигатель самолета, бегущий с максимальной производительностью.

Стандартная функциональность

Компоненты

Четыре главных компонента центробежного нагнетателя — спираль (жилье компрессора), распылитель, рабочее колесо и передача. Спирали, как правило, бросаются в форму от алюминия, а не других металлов из-за комбинации силы, веса и сопротивления коррозии. Спирали — тогда точность, обработанная, чтобы соответствовать дизайну рабочего колеса. Рабочие колеса разработаны во многих конфигурациях, и уравнение насоса и турбины Эйлера играет важную роль в понимании работы рабочего колеса. Рабочие колеса часто формируются, бросая металлы в форму и затем обработанный с рабочими колесами высшего качества, обработанными от твердого ордера на постой.

Передача обеспечивает отношение роста из входной шахты (ведомый от коленчатого вала двигателя) в шахту продукции, к которой рабочее колесо свойственно (центробежным скоростям рабочего колеса нагнетателя весьма свойственно превысить 100 000 вращений в минуту). Основные компоненты механизма двигаются, центробежная передача шахты, механизмы, подшипники и печати. Из-за высоких скоростей и грузов передача должна вынести, компоненты обработаны, земля и собранный к чрезвычайно близкой терпимости.

Процесс

Центробежный нагнетатель тянет свою власть из движения двигателя, где это приложено. В этом пункте нагнетатель приводит рабочее колесо в действие – или маленькое колесо вращения. Рабочее колесо вовлекает воздух в небольшое жилье компрессора, которое (витая) и центробежная сила посылает воздуху в распылитель. Результат — воздух, на который высоко герметизируют, но это едет на низкой скорости. Медленный воздух высокого давления тогда питается в двигатель, где дополнительное давление дает двигателю способность сжечь больше топлива и иметь более высокий уровень сгорания. Это приводит к более быстрому, более отзывчивому транспортному средству из-за большего двигателя объемная эффективность.

Использование для нагнетателей центробежного типа

Личный/Развлекательный

Вне использования в самолете, который стимулировал много улучшений центробежного дизайна, более широкое использование центробежного нагнетателя было в большой степени сосредоточено на автомобильном исполнительном вторичном рынке.

Улучшения дизайна и технологии механической обработки допускали основные продвижения в эффективности компрессора, а также дизайн печати и отношение. Как надежное, безопасное и доступное (доллар за лошадиную силу) выбор увеличить производительность автомобилей, грузовика, лодок, мотоциклов и UTV’s, центробежное нагнетание стало жизнеспособным вариантом для исполнительных энтузиастов во множестве заявлений. Из-за непринужденности установки и факта, что много систем используют интегрированное межохлаждение, центробежное нагнетание продолжает завоевывать популярность в пределах исполнительной промышленности.

Коммерческий

Центробежная технология нагнетателя также нашла свой путь в промышленное применение. Во многих отраслях промышленности пневматическая передача — теперь предпочтительный метод для движущегося продукта или СМИ в пределах средства. Традиционно единственный источник для воздушного потока этого объема, как полагали, был компрессором стиля Корней. Из-за ее эффективного дизайна, центробежная технология теперь охватывается, потому что она предлагает существенные энергосбережения, ниже освободите от обязательств воздушные температуры и более тихую операцию.

Выгода нагнетателей центробежного типа

Выходная мощность

Центробежные нагнетатели добавляют дополнительное повышение как скорость моторных увеличений. Это означает, что центробежный нагнетатель обеспечит больше лошадиной силы на высоких скоростях двигателя и меньше повышения на более низких скоростях двигателя.

Работа

Центробежные нагнетатели увеличивают работу двигателя в нескольких областях:

Адиабатная эффективность

Поскольку центробежные нагнетатели используют центробежные силы, чтобы сжать воздух, они предлагают более высокую эффективность, чем положительные проекты смещения, и с точки зрения расхода энергии и с точки зрения теплового производства. “Возможно, самый простой из всех нагнетателей, центробежное может также быть наиболее тепло эффективно”. Сторона компрессора турбокомпрессоров — центробежные проекты также, и также показывает высокую эффективность.

Минимальная теплопередача

Центробежные нагнетатели, как правило, устанавливаются прочь стороне на фронте двигателя. Дистанцирование нагнетателя от двигателя через монтажный кронштейн значительно уменьшает теплопередачу от двигателя до нагнетателя во время операции. Для сравнения двойной винт или трубач корней, который вложен в центре (долина) двигателя, поглотят тепло (тепловое замачивание) во время операции из-за тепловой передачи от блока двигателя и голов. Уровни повышенной температуры в нагнетателе непосредственно влияют на воздушные температуры выброса, которые затем входят в двигатель. Более высокий двигатель вставил воздушный результат температур в уменьшенных увеличениях власти и увеличенной вероятности повреждения двигателя, следующего из взрыва в цилиндрах.

Дополнительные ресурсы

HowStuffWorks “центробежные нагнетатели”. http://auto .howstuffworks.com/supercharger4.htm

Автомобильные технические книги. Центробежные нагнетатели (n.d). http://www

.cartechbooks.com/cartech/contentfiles/168.pdf

---

ru.knowledgr.com